[发明专利]建立神经元之间单细胞水平连接的装置和生长连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在单细胞水平控制神经细胞图案化生长的装置和生长方 法，特别是在建立神经元之间单细胞水平连接的装置和生长连接方法。

背景技术

神经元由胞体和神经纤维组成，是构成神经系统结构和功能的基本单位。 神经元的功能依赖于神经元间的联系和信息交换，而这种信息交换正是通过神 经纤维网络间神经电信号的传导完成的。因此研究神经元之间电信号传导的机 制是理解神经元功能的基础。但是，在传统的培养方法中每个神经元表面都有 很多突起生成，这些突起又发出大量分支形成网络状结构，导致每个神经元所 传导的电信号非常复杂。控制动物神经元使其形成图形规则的网络可以用来研 究神经生物学和认知科学的重要问题，这就需要一种可以精确控制神经网络生 长的方法，目前人们已经研究出了一些方法：

例如在文献1：Hellera D A.，Gargab V，Kelleherb K J，Leea TC，Mahbubania S， Sigworthb LA，Leea T R，Reab M A，Biomaterials，2005，26，883-889中，Rea Michael A等人对整个神经网络的生长进行了图案化的控制，在该研究中，科研 人员用表面带有微结构(该微结构由宽度6微米，间隔50微米的多条直线相互交 叉形成网状结构，交叉点为14×14微米的方形结构)的聚二甲基硅氧烷印章将层 粘连蛋白的一个具有19个氨基酸的片段PA22-2转移到了金的表面，金原子和氨基 酸N-末端的硫原子形成牢固的共价键结合；将神经细胞悬液种植在吸附具有19 个氨基酸的片段PA22-2的基底上，神经细胞的胞体黏着于方形结构上，突起则沿 着网状结构生长；该方法虽然实现了神经网络的可控生长，但是神经突起还是存 在有分支，每个神经元接受多个传导信号，这给精确研究神经电信号的传导带来 了一定难度。

在文献2：Taylor A.M.，Blurton-Jones M.，Rhee S.W.，Cribbs D.H.，Cotman C.W.，Jeon N.L.，Nature Methods，2005，2，599-605中，Jeon Nooli小组首次实现了 神经轴突的独立生长；该课题组利用软刻蚀技术制作了两个聚二甲基硅氧烷的 小室，两个小室之间通过平行排列的10微米宽，3微米深的凹槽相连接，两个 小室之间存在50微升的容积差，将神经细胞悬液种植在容积大的一侧小室，神 经轴突在静水压的作用下将通过凹槽进入另一侧小室，从而实现了神经轴突的 独立生长；该方法在神经突起的控制方面是一个突破，但是此方法操作起来较 为复杂，没有实现单细胞水平的调控，并且当神经轴突进入另一侧小室后还是 会形成网络状结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术在对神经细胞的生长进行图案化控制时， 是对整个神经网络进行控制，无法达到单细胞的水平，神经细胞之间的联系也 无法达到单线连接的缺点；以及制作工艺较为复杂，重复性不高的缺陷，从而 提供一种简单易操作的建立神经元之间单细胞水平连接的装置和生长连接方 法，以便研究神经元间电信号传导。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

本发明提供的建立神经元之间单细胞水平连接的装置，其包括：

—基底，所述基底上表面上附着有促进神经细胞黏附的宽度为5-10微米的 蛋白条带；两相邻蛋白条带间间距为20-100微米；所述基底上表面上蛋白条 带之外的其它区域涂覆有抗拒细胞黏附的聚醚F127层；

—紧密覆于所述基底上表面上的下表面上具有至少一组微凹槽单元的聚二 甲基硅氧烷印章；

所述微凹槽单元包括：

一条直线型中间凹槽；

设置于所述直线型中间凹槽左侧或/和右侧的至少一条直线型侧凹槽；所述 直线型侧凹槽的中间段与所述直线型中间凹槽不相交，所述直线型侧凹槽中间 段之外的两端段分别向远离直线型中间凹槽的方向倾斜；所述直线型中间凹槽、 和所述直线型侧凹槽的槽端处分别设有与相应凹槽相通的垂直孔道；所述直线 型中间凹槽和所述直线型侧凹槽的长度均在1.5-2厘米范围内，宽度均为40 微米；两相邻凹槽槽壁间间距为500微米-1厘米；

所述基底上表面上附着的蛋白条带与所述聚二甲基硅氧烷印章的直线型 中间凹槽和直线型侧凹槽相交不重合。

所述蛋白条带宽度为5微米。